2.3. Грузоподъемность и экономичность шины

Грузоподъемность автомобиля должна соответствовать грузоподъемности его ходовой части, одним из важнейших элементов которой является шина. Под действием приложенной к колесу нормальной нагрузки шина деформируется, площадь ее контакта с опорной поверхностью становится соответствующей нормальной реакции дороги. Это происходит почти при неизменном внутреннем давлении воздуха в шине, так как объем воздуха при деформации шины практически не изменяется. Но, несмотря на столь незначительное (1-2%) повышение внутреннего давления воздуха в шине, работа сжатия воздуха при ее деформации довольно значительна и составляет при номинальных нагрузке и давлении примерно 60% полной работы деформации. Остальные 40% затрачиваются на деформацию материала шины, из которых примерно треть приходится на деформацию протектора. С увеличением нормальной нагрузки при заданном внутреннем давлении уменьшается значение сжатия воздуха в общей работе деформации шины.

Под действием нагрузки сокращается расстояние от оси колеса до дороги вследствие уменьшения высоты и увеличения ширины профиля шины. Величину, на которую изменилась высота профиля шины под нагрузкой при опоре на плоскость, принято называть нормальной деформацией, а деформацию в любой точке протектора в направлении радиуса колеса - радиальной деформацией в данной точке шины.

Нормальная деформация h_z шины оценивается разностью свободного r_в и статического r_ст радиусов колеса, т. е.

Нормальная деформация зависит от размеров и конструкции шины, материала, из которого она изготовлена, ширины обода, твердости дороги, давления воздуха, нормальной нагрузки, величин окружного и бокового усилий, приложенных к колесу. Она характеризует степень нагруженности шины, ее грузоподъемность и долговечность. Определяется грузоподъемность также конструктивными параметрами шины, главным образом габаритными размерами, внутренним давлением, количеством слоев и типом корда в каркасе, конфигурацией профиля. Повышение грузоподъемности (но в ограниченных пределах) достигается увеличением внутреннего давления, при котором уменьшается прогиб шины. Однако при повышении давления требуется увеличивать слойность шины, что влечет за собой нежелательные явления.

Экономичность шины оценивается затратами на шины, отнесенными к 1 т-км. Эта величина может быть определена по формуле

где С_ш - сумма стоимости шины и затрат на ее ремонты: Q - грузоподъемность шины; L - пробег шины до списания (с учетом пробега после ремонта); ΔС_т.уд - стоимость топлива, расходуемого на 1 км пути для компенсации потерь качения в шине.

Величина З_тк может быть определена испытанием различных типов шин на одном и том же автомобиле при прочих равных условиях. Основное влияние на экономичность шины оказывает долговечность шины L, которая зависит от конструктивно-технологических факторов, качества применяемых материалов и ухода за шиной в процессе эксплуатации.